科技一体化下的工程教育

摘 要：本文运用文献分析法,回顾了现代工程教育发展历程,认为工程教育先后历经了工程技术、工程科学和工程实践三个发展阶段.在此基础上,重点分析了时下的科技一体化背景对工程教育提出的新要求并提出了相应的应对措施.

关 键 词 ：科学、技术、一体化、工程教育、对策

作者简介：贾卫辉,工作单位：华南理工大学公共管理学院.

任何事物的发展过程都是内外因同时起作用的结果,工程教育自然不能例外.现代工程教育在经历了两百多年的发展后,时下处于一个什么的外部环境,自身又处在一个什么状态,这两个问题是关系到工程教育发展的关键问题,有必要进行明确.

一、工程教育发展历程

现代意义上的工程教育的产生是工业发展到一定程度的结果.随着英国以纺织机的革新、万能蒸汽机的发明和应用为标志的工业革命的蓬勃兴起和扩大,现代工业的大门被开启了.机器的广泛应用、生产的规模化,激增了社会对工程技术人才的大量需求,而传统的师徒式的人才培养模式不能满足这一要求,作为教育一个类别的现代工程教育就此应运而生.与此同时,欧洲范围内的民族主义正在逐渐形成,各个民族国家的建立,加剧了彼此之间的竞争,其中的重中之重即是一个国家的军事工程力量.在1779年的《大不列颠百科全书》中,工程师被描述为一个在军事领域中的专家.由此可见,在工程教育肇始之际,是为了满足工业和军事的需要,这其中以工程技术为主.正是这样的需求,导致当时的工程教育特别注重对学生的工程技术的训练.而随后的第二次工业革命,出现了冶炼、化工和电气等行业,欧美各国政府创立了大批的技术学院,主要关注的仍然是工艺,更加强化了这种要求.综上所述,在二十世纪三十年代以前,工程教育以技术训练为主要特征.正如ABET在其报告中提到的那样,“对技术知识和能力的过分强调,以及在国防领域中技术的应用的提高,在一段时期内很好的怎么写作了国家利益”[1].

尽管偏重技术的工程教育培养的工程人才很好的怎么写作了国家利益,但却并未获得社会的广泛认可,人们更多的认为工程教育只是一种职业培训,而不是一种大学教育,毕业生的社会地位有待进一步提升.进入到二十世纪三十年代以后,早先出现的新的工程教育理念以及之后冷战的军备竞赛,特别是苏联成功发射卫星后,世界工程教育的重心开始偏向科学.在1930年,麻省理工学院校长Karl Taylor Compton在其就职演说中希望“学院将越来越关注基础学科”[2].现实正如Karl所愿,随后爆发的“科学革命”成为了二十世纪工程教育的特征.在这场革命的看得见的副产品当中,最为明显的一个就是,工程设计由于其非公式化、缺少定量分析和可以教授的核心主体知识的事实,被从课程体系中大量删减,结果工程课程的职业性逐渐消除,强调的是对基础科学的学习.这种对工程教育意义深远的重构,导致了工程科学的出现,并成为工程教育各学科的核心课程.工程毕业生也不再精通于工程技术,取而代之的是扎实的工程科学基础和对技术快速革新的良好应对.因此,在二十世纪的大部分时间里,工程教育的主要目标是开设工程科学课程,利用数学工具,进行定量分析,给予工程教育以学术性和科学性,以期获得社会的认可.

对科学的倚重,在一定时期内确实提高了工程教育的社会地位,这一时期美国出现了多位诺贝尔奖获得者,他们在基础科研方面的发现也有力地提升了国家的竞争力.但是,进入二十世纪八十年代以后,随着冷战影响的消减和世界局势的缓和,各个国家的经济重心自然由国防转向了商业,此时用人单位发现,工程毕业生虽然有着良好的工程科学基础和一定的工程技能,但是严重缺乏沟通交流和团队合作方面的意识与能力,而且并不看重社会等其他非技术因素在工程问题的解决和质量保障过程中的影响.为了回应这些问题,麻省理工学院发起了“回归工程”运动,着力培养学生的工程素质.所谓“回归工程”,包含四个方面的内涵[3]：即从过分重视工程科学转变到更多重视工程系统及其背景；注重工程实践能力的培养；强调应用“整合”或“集成”的思想,重建课程内容和结构；学会学习和终身教育.为了实现这种目标,麻省理工学院又联合其他工科院校践行了CDIO教学模式改革,旨在将一个产品或怎么写作的全过程完整地反映到工程教育的过程中.

综上所述,现代工程教育在先后经历了工程技术教育和工程科学教育后,现如今正在向工程实践教育转移.纵观工程教育的整个历史,我们可以发现,在与之相联的外部环境中,最为紧密的两个外部因素即是技术与科学,因而有必要明确两者的关系及其对工程教育的影响.

二、科学与技术的关系发展

在人类从事生产劳动的过程中,由于分工的不同而出现了脑力劳动和体力劳动之分,或者可以说脑力劳动者主要从事认识世界的科学活动,而体力劳动者则主要从事改造世界的技术活动.

现代意义上的科学的实际应用缘起于十五世纪下半叶的近代自然科学的产生.在此之前,科学对技术的影响甚微,无论是自然经济下的农业技术,还是工匠的手工业技术,都是凭经验掌握和积累的,只是手艺、技能.在此之后,科学的实际应用才逐步显现效能,特别是第二次工业革命以后.而在这一段时期,科学革命一般要先于工业技术革命大约两个世纪.到了十九世纪末,二者的进程基本趋于一致,但是由于两者的根本目标的差异,彼此之间的相互作用并不太多.进入二十世纪,自然科学突飞猛进,以量子力学和相对论的提出和生命科学的兴起为代表的物理学和生物学成为科学领域的龙头,其他领域也有革命性的发现.随着现代科学革命的兴起,现代科学在越来越大的程度上更加依赖于复杂的技术手段,出现了“科学技术化”；反过来,在科学理论的支撑下现代技术获得了许多重大发明,如原子模型和质能方程指引人们进入到了原子能时代等,这就是所谓的“技术科学化”.因此,科学和技术两者开始融合,加强和促进着彼此的变革.时至今日,二者已经构成了一个单一实体,引发了一场新的“科技革命”,并引起了一系列重大结果.

综上所述,科学发现和技术发明由最初的彼此不相干,到随后的进程不一致,再到后来的进程一致而相互作用微弱,直到近来的彼此促进,合体的趋势十分明显.然而,科学一体化尽管模糊了基础和应用研究之间的界限,打破了传统的线性创新模式,但是这并不能完全将二者融合,这主要是因为科学研究和技术开发的动力不同,前者源于问题而止于更高级问题,后者则是为了满足社会的实际需要；科学知识的公有性和技术成果的保密性之间的矛盾也难以调和[4].

三、新时期的科技一体化的影响

在分析了与工程教育关系最为密切的两个因素之间的相互关系后,我们还应该就其对工程教育所带来的影响有一个认识,这样我们对工程教育的外部环境才能有一个更加完整和客观的评价.

从古至今,世界各国的发展水平在同一时期都不尽相同,今日也概莫能外.世界上主要的发达国家已经基本进入了知识经济时代,而我国等发展中国家还处于或者刚刚进入工业经济时代,一些落后国家甚至仍属于农业经济时代.处于追赶地位的我们,尽管处于工业经济时代,但是必须要以知识经济的格局来进行工业经济的规划,这就要求我们重视科学技术,也就是重视知识的创新和应用.科技一体化以后,从科技革命转化为生产力,再由生产力转化为经济利益的周期明显缩短；知识的更新速度日益加快,出现了知识大爆炸.这相应的要求人们要具有很强的自我更新能力.

这个时代又是以经济全球化为特征的.当今世界科研的前沿问题在时空上来讲,分为一种是越来越小越来越快的研究,如生物、纳米、信息方面的研究；另一种是越来越大越来越长的研究,如能源、环境、物流方面的研究.然而从难度和复杂度上来讲,这些研究都是一个宏大的系统工程,凭借一己之力很难完成,必须通过最广大范围的尖端合作才有可能取得理想的成绩,这就需要建立一种“世界工厂”.此外,事物的组合方式也发生了巨大变化,由过去的组件式或流体式,逐步发展成了网络式,在这个网络中,很可能包括了组件式和流体式,因而对于事物的认知难度进一步加大,也相应地要求范围更广程度更深的合作.因而,全球一体化已经不是一种选择,而是一个现实.

四、科技一体化下的工程教育

综合考虑工程教育的内外部发展环境,新时期的工程教育必须通过工程实践教育,使学生能够在知识经济时代适应全球一体化的要求.要实现这一目标,须做到以下几点：

第一,必须强调学生的实践能力,特别是沟通能力和合作意识.要提高教师素质,主要是指促进教师成为教育者.而这又需要正确确立培养目标,合理安排教学内容,调整评价标准的合力而为.同时要促进认知科学的发展,争取将学习科学化.

第二,提高学生的信息技术和自我更新的能力.信息技术被誉为未来社会的笔和纸,其重要性更是堪比空气之于人类,因而必须提高学生的信息技术能力,这样才能更为有效的实现自身与外界,校内与校外的交互.作为对变换增快的回应,学生必须学会自我更新,这主要是学生的学习能力的培养以及终身学习意识的养成.

第三,牢固树立系统观念.全球一体化这一现实造成了问题的趋于宏大,要想更加合理的解决问题,就必须了解问题相关的系统背景,将问题进行可持续发展式的解决.

总结

如前所述,工程教育自身在经历了工程技术教育、工程科学教育后,开始了工程实践教育；与工程教育关系最为密切的科学和技术两因素在经历的分合之后,科技一体化的趋势已经彰显；以科技一体化为动力造就的知识经济时代和全球一体化进程已是现实.因而主客观上均要求新时期的工程教育要注重对学生实践能力的提高、信息技术和自我更新能力的培养以及对系统观念的树立.